Устройство для наблюдения изображений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1734 19) .ьЫ 2 В 2118 51) АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относится к технике микроскопических измерений. Целью изобретения является одновременное наблюдениеизображений одного или нескольких объектов под разными ракурсами. Для этого вустройство для наблюдения изображений введены прозрачная клиновидная пластинка 4, закрепленная в держателе с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и отражающий элемент 3, установленный сбоку от объектов с возможностью вращения, Отражающий элемент может быть выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратными гранями, установленной с возможностью вращения относительно ребра, образованного пересечением ее квадратных граней, одна из которых обращена к объектам 2, а вторая - к объективу 1, при этом прозрачная клиновидная пластина 4 и отражающий элемент 3 размещены в разных каналах, 3 з,п. ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к технике микроскопических измерений и может быть использовано для одновременного наблюдения и измерения одного или нескольких микрообъектов.Цель изобретения - одновременное наблюдение изображений одного или нескольких объектов под разными ракурсами с двух сторон.На фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого устройства, где отражающий элемент выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратными гранями, установленной с возможностью вращения; на фиг.2 - отражающий элемент, выполненный в виде плоского зеркала; на фиг.З - то же, выполненный в виде клиновидной пластины с отражающим покрытием, нанесенным на одну поверхность пластины; на фиг.4 - угловое смещение луча в прозрачной клиновидной пластине 4 на фиг.1; на фиг.5 - то же, в прозрачной клиновидной пластине 4 на ф г,2; на фиг,6 - смещение луча в системе клиновидных пластин, выполненных с возможностью раздвижения.На предметный столик микроскопа 1 установлен исследуемый объект 2, сбоку от него расположена прямоугольная призма 3 с квадратными гранями, одна из которых обращена к объекту 2 и параллельна оптической оси микроскопа 1, другая - к объективу, между объектом .2 и объективом микроскопа 1 установлена прозрачная клиновидная пластина 4 или система из двух идентичных пластин. Для освещения исследуемого микрообъекта 2 использован осветитель микроскопа 1, обеспечивающий вертикальную и боковую подсветку объекта 2. Устройство для перемещения предметного столика микроскопа 1 служит для получения резкого изображения объекта 2, Размер входного зрачка объектива микроскопа 1 определяет максимальные размеры объекта 2 при условии, что изображение передней поверхности объекта занимает половину поля зрения микроскопа 1. Прямоугольная призма с квадратными гранями создает второй оптический канал микроскопа, направляя изображение боковой поверхности объекта 2 вдоль оптической оси микроскопа, формируя изображение на половине поля зрения микроскопа 1. Боковая поверхность объекта относительно фокуса объектива микроскопа расположена на расстоянии Х+ (а+и), где Х - расстояние передней поверхности объекта от объектива, а - расстояние боковой поверхности объекта 2 от отражающей грани 3 призмы 3, Ь - размер объекта в сечении, параллельном оптической оси микроскопа 1 (фиг,1),Причем а+ Ь- ,А(1)5 где А - размер входного зрачка объективамикроскопа.При этом условии изображение боковойповерхности занимает половину поля зрения микроскопа 1. Так как передняя повер 10 хность объектива расположена ближе кфокусу объектива, чем его боковая поверхность, то для одновременного наблюдениярезкого изображения поверхностей одногоили нескольких объектов можно компенси 15 ровать разность расстояний, выбирая размер квадратных граней призмы 3, исходя извыраженияЬх= б(1 -- ),тд аг(2)сда 120 где б - размер ребра квадратной грани;А,Ча 1 =2 ха 2 - угол преломления в материалепризмы,25 Размер ребра призмы рассчитываетсяпри условии Лх = а+ Ь, При размерах ребрапризмы больших б, б 1б, при выполненииусловия (1) прозрачная клиновидная пластина между объектом 2 и объективом микро 30 скопа 1 компенсирует разность расстоянийЛх = Лхб, - (а+Ь).При этом положение предметного столикамикроскопа 1 соответствует резкому изображению боковой поверхности объекта.35 Толщина клиновидной пластины определяется выражением (2), где б = р-сд у, у - уголклина, р - расстояние от вершины клина дорабочей точки (фиг.4), исходя из размеравходного зрачка объектива А, изменение40 Атолщины клиновидной пластины Лс 3 = - 19 )/,2В зависимости от положения клиновиднойпластины угловое смещение Ла 1 = а - (Ъ -- у) (фиг.4) и ли Ьа 1 = а 1 -Р 2 (фиг,5), Р 2 - угол45 преломления в материале пластины,Введение дополнительной клиновидной пластины, идентичной первой, устраняет угловое смещение Ь а 1 и изменениетолщины клина Лб (фиг,6). Взаимное раздвижение клиновидных пластин в противоположных направлениях позволяет менятьтолщину компенсатора при изменении ракурса наблюдения боковой поверхности,достигаемого при вращении отраженного55 элемента, поворот которого изменяет Лх. ВЬэтом случае Лх = Ь сов + - ,-, где- уголзпповорота призмы. макс = агсэп Ь/б, где Ь =а - Ь - расстояние от боковой поверхностимикрообъекта 2 до грани призмы, обращенной к объекту, б - размер ребра квадратной грани призмы. В случае, если отражающий элемент выполнен в виде зеркала с наружным покрытием система прозрачных клино видных пластин, установленная над зеркалом перед объективом, компенсирует Ь х = а + Ь, где а - расстояние боковой поверхности объекта до зеркала (фиг.2). Общая толщина компенсирующих пластин оп ределяется выражением (2). Наклон зеркала меняет ракурс наблюдения боковой поверхности объекта, Положение компенсирующих клиновидных пластин р определяется выражением 15 б =(2 р+ - ) 19 А 2(3) Максимальный угол поворота зеркалак иф" 4 агс 9 (4) (фиг,2). Возможен вариант совмещения компенсирующей клиновидной пластины с отражающим элементом (зеркалом). В этом случае отражающее покрытие нанесено на одну из 25 сторон клиновидной пластины.Клиновидная пластина, установленная на поверхности предметного столика сбоку от объекта 2, создает второй канал изображения, направляя изображение боковой по верхности объекта вдоль оптической оси микроскопа 1. Клиновидная пластина с отражающим покрытием расположена в исходном положении под углом 45 О в оптической оси микроскопа и обращена к 35 объекту прозрачной гранью(фиг.3). Поворот клиновидной пластины относительно оси, лежащей в предметной плоскости и параллельной стороне объекта, меняет ракурс наблюдения боковой поверхности. 40 Максимальный угол поворота определяется выражением (4). Угловое смещение= /(1 - и с 032) где ф 1 - предельный угол падения на клино видную пластину с отражающим покрытием;2 - соответствующий угол преломления. Продольное смещение 50 ЛК:( а.У. - 2 рсяут 9(юг+у)х1 - 19х 1+ "; ) 3 п 1, щ й+2 у9 У где о = р 19 определяется из выражения (2); у - угол клина.Каждый из рассмотренных вариантовпредлагаемого устройства имеет следующие особенности. Для наблюдения изображений в двух фиксированных ракурсах целесообразно использование прямоугольной призмы с квадратными гранями, размер которых выбирается в соответствии с выражением (2). В этом случае не требуется компенсатора для одновременного наблюдения резкого изображения каждого из объектов. В случае необходимости изменения ракурса наблюдения в процессе измерений удобнее использовать плоское зеркало в качестве отражающего элемента в предлагаемом устройстве вместе с системой прозрачных клиновидных пластин, выполненных с возможностью раздвижения. В этом случае увеличивается ракурс наблюдения по сравнению с использованием прямоугольной призмы в качестве отражающего элемента, но при этом для одновременного наблюдения резкого изображения каждого из объектов, необходимо использование прозрачных клиновидных пластин с возможностью раздвижения для получения переменной толщины компенсатора. Для этих же целей возможно использование клиновидной пластины с отражающим покрытием одной грани. При этом перемещением пластины в своей плоскости можно менять толщину компенсатора в соответствии с выражением (2, 4).Динамику работы устройства проиллюстрируем на примере определения расстояния между контактной, иглой, и поверхностью микросхемы при сканировании ее по поверхности микрОсхемы.На предметный столик. микроскопа 1 (фиг.1) устанавливали микросхему типа К 198 и устройство для перемещения контактной иглы. Перемещением столика микроскопа 1 было получено резкое изображение горизонтальной поверхности микросхем и острия контактной иглы на половине поля зрения микроскопа. Использовался объектив 3, 7 кратобщее увеличение изображения 20 крат, Изображение наблюдалось на экране полуавтоматического телевизионного микрометра (установка для измерения линейных размеров УИЭ, РЛ.П), Сбоку от микросхемы на предметном столике микроскопа 1 размещалось зеркало 3 с устройством для крепления и вращения (фиг,2), В исходном положении зеркало было установлено под углом 45 к плоскости предметного столика. Затем между зеркалом и объективом микроскопа (во второй канал изображения) была введена прозрачная клиновидная пластина (клиновидность равна 48) из стекла Кс начальной толщиной 5 мм. Толщина клиновидной пластины рассчитана из выражения (2). При установке пластины наблюда 1734067лось резкое изображение боковой поверхности микросхемы и контактной иглы, После перемещения контактной иглы над поверхностью микросхемы, наклоном зеркала 3 в сторону объекта меняют ракурс наблюдения, Перемещают прозрачную клиновидную пластину 4 перпендикулярно оптической оси микроскопа до получения резкого изображения необходимого участка поверхности микросхемы и контактной иглы, С помощью предлагаемого устройства наблюдалось изменение расстояния контактной иглы от поверхности микросхемы при сканировании по ее поверхности.Введение предлагаемого устройства в полуавтоматический телевизионный микрометр УИЭ. РЛ,Н, при наблюдении на телевизионном экране изображения горизонтальной и вертикальной поверхностей, позволяет измерять толщину исследуемых объектов, т.е. от измерения линейных размеров в одной плоскости перейти к измерению третьей координаты объектов, кроме того, измерять расстояния между несколькими объектами с разных ракурсов.Формула изобретения 1, Устройство для наблюдения изображений, содержащее микроскоп с двумя оптическими каналами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного наблюдения одного или нескольких объектов с двух сторон с разных ракурсов, в него в один из каналов введены прозрачная клиновидная пластина, установленная в держателе с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и отражающий 5 элемент, установленный сбоку от объекта свозможностью вращения.2. Устройство поп.1, отл и ч а ю щеес я тем, что отражающий элемент выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратны ми гранями, установленной с возможностью вращения относительно ребра, образованного пересечением ее квадратных граней, одна из которых обращена к объекту, а другая - к объективу микроскопа, 15 при этом прозрачная клиновидная пластинаи отражающий элемент размещен в разных каналах.3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отражающий элемент выполнен 20 в виде плоского зеркала, установленного водном канале с прозрачной клиновидной пластиной с возможностью вращения относительно оси, лежащей в предметной плоскости и параллельной стороне объекта, 25 обращенной к зеркалу.4, Устройство по пп.1 - 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в него введена дополнительная клиновидная пластина, идентичная первой, причем пластины размещены в од ном канале и установлены с возможностьюнезависимого перемещения в противоположных направлениях перпендикулярно оси микроскопа, при этом их соответствующие грани параллельны одна другой.ы10 1734067 актор Э.Слиган рректор Э.Лончакова аз 1669 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государстве.оного комитета по изобретениям и открытиям п113;35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Т ССС оизеодстеенно-издзтзлзский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 СоставителТехред М.М Воробьентал